刚刚，诺贝尔化学奖公布，他们教会分子分清左右手- 大数跨境

APPSO

2026-10-07

导读：我们都是宇宙美丽的 Bug

分子世界存在一种奇特现象：两种组成相同但空间结构互为镜像的分子，在人体内可能产生截然不同的作用。生命对这些「镜像分子」表现出鲜明的偏好，如蛋白质中的氨基酸多为 L 型，DNA 中的糖多为 D 型。

然而，在无手性影响的化学反应中，通常会生成等量的两种镜像产物。生命为何独选其一，微小差异如何被放大，长期困扰着科学界。

2026 年诺贝尔化学奖授予法国化学家亨利·卡根（Henri B. Kagan）和日本化学家硤合宪三（Kenso Soai），以表彰他们在不对称有机合成领域发现的非线性效应与自催化机制。两人将平分 1200 万瑞典克朗奖金（约合人民币 802 万元）。

他们的研究揭示，反应初期微小的镜像分子比例差异，可通过化学机制不断放大，最终使其中一种占据绝对优势。这一发现不仅为探索生命化学起源提供线索，也极大提升了特定分子制造效率。

从酒石酸晶体到生命的「左右手」

故事始于 19 世纪中叶。法国科学家路易·巴斯德在研究葡萄酒中的酒石酸盐晶体时，发现两种互为镜像的形态。实验显示，它们分别使偏振光向相反方向旋转，混合后旋光效应抵消。

这种分子与其镜像不能重合的性质被称为「手性」，类似人的左右手。1857 年，巴斯德进一步发现细菌仅利用其中一种酒石酸。后续研究证实，生命的重要组成分子普遍具有这种选择性，即「同手性」。

核心难题在于：若初始两种镜像分子数量接近，化学反应如何使其中一种取得压倒性优势？1953 年，物理学家查尔斯·弗兰克提出理论模型，认为若反应能促进一种产物并抑制另一种，且产物能催化自身生成，细微的不平衡将被放大。但这需要实验验证。

在制药等领域，精准制造特定手性分子至关重要，因为不同镜像药物在人体内效果迥异。传统观点认为，催化剂的手性纯度与产物选择性呈线性关系。

卡根深入探究了催化剂的作用形式。由金属和手性分子构成的催化剂，在混合时可能形成「左左」「右右」和「左右」三类组合。关键在于，「左右」混合组合的反应活性往往较低。

1986 年，卡根报告了具有「非线性效应」的不对称反应。由于低活性的「左右」组合拖慢了反应，剩余活跃组合的手性偏向被凸显，导致产物中某一对映异构体的优势超过催化剂原有的优势。这意味着化学反应能够放大不对称性。

硤合宪三在此基础上，寻找能自行强化优势的反应。上世纪 90 年代初，他发现某些反应的产物结构与催化剂相似，进而提出了「自催化」设想：产物本身充当催化剂，促进更多同类分子形成。

通过大量实验，他发现了著名的「Soai 反应」。这是首个在实验中实现手性差异自催化放大的体系。1995 年的数据显示，起始物中对映异构体过量比例仅为 2%（约 51%:49%），反应后产物过量值高达 87%（约 93.5%:6.5%）。

2003 年，硤合宪三进一步证明，即使从非手性起始条件出发，反应中的随机波动产生的微小手性差异，也能通过自催化被放大至 99.99%。这为弗兰克的理论提供了坚实的实验支持。

尽管「Soai 反应」是人工体系，尚不能直接解释地球生命起源的具体路径，但它证明了微小差异演变为单一手性产物的化学可行性。目前，研究人员正尝试将该思路应用于氨基酸和糖等生命分子的研究。

在实际应用层面，卡根发现的非线性效应已成为研究反应机制的重要工具，帮助化学家优化条件，提高药物、香料、农用化学品及新材料中所需对映异构体的纯度。

从巴斯德分离晶体到卡根与硤合宪三揭示化学选择机制，历经一个多世纪，人类终于理解：分子世界最初的微小偏向，如何通过化学过程演变成生命中随处可见的秩序。

【声明】内容源于网络

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